控制IRQ和FIQ中斷的編譯器內(nèi)部函數(shù) 基于Keil MDK

本文是一篇偏向底層的內(nèi)容。

1.寫(xiě)在前面

編譯器內(nèi)部函數(shù)__disable_irq、__enable_irq、__disable_fiq和__enable_fiq用于控制IRQ和FIQ中斷。

只有當(dāng)處理器處于特權(quán)模式才可以使用這些內(nèi)部函數(shù)，因?yàn)檫@些函數(shù)要改變寄存器CPSR和SPSR（ARM7、ARM9等）或者PRIMASK和FAULTMASK寄存器（Cortex-M3、M4等），而這些寄存器只有在特權(quán)模式下才能被訪問(wèn)。

這些內(nèi)部函數(shù)對(duì)所有架構(gòu)的處理器都有效，無(wú)論是ARM狀態(tài)還是Thumb狀態(tài)，如下所述：

如果使用的是ARMv6（ARM11）或更新架構(gòu)，編譯器會(huì)將這些函數(shù)用CPS指令代替。

如果使用的是ARMv4或者ARMv5架構(gòu)并且處于ARM狀態(tài)，編譯器會(huì)將這些函數(shù)用MRS和MSR指令代替。一般情況下ARM7屬于ARMv4架構(gòu)，ARM9屬于ARMv5架構(gòu)。

如果使用的是ARMv4或者ARMv5架構(gòu)并且處于Thumb狀態(tài)或編譯器使能-compatible參數(shù)，則編譯器會(huì)調(diào)用一個(gè)輔助函數(shù)比如__ARM_disable_irq來(lái)控制中斷。

2.__enable_fiq使能FIQ中斷

通常是通過(guò)清除寄存器CPSR中的F位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

注意FIQ中斷一般只存在于ARMv4和ARMv5架構(gòu)中（即ARM7和ARM9），ARMv6架構(gòu)的處理器不支持此函數(shù)。

對(duì)于ARMv7架構(gòu)的處理器（Cortex-M3），這個(gè)函數(shù)清除FAULTMASK寄存器的值。

語(yǔ)法：void __enable_fiq(void)

限制：只能在特權(quán)級(jí)別下使用，用戶模式下無(wú)效。

3.__disable_fiq禁用FIQ中斷

通常是通過(guò)置一CPSR的F位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

注意FIQ中斷一般只存在于ARMv4和ARMv5架構(gòu)中（即ARM7和ARM9），ARMv6架構(gòu)的處理器不支持此函數(shù)。

對(duì)于ARMv7架構(gòu)的處理器（Cortex-M3），這個(gè)函數(shù)置位FAULTMASK寄存器，這意味著此后只有NMI可以響應(yīng)，所有其它的異常，包括中斷和 Fault都不能響應(yīng)。

語(yǔ)法：__disable_fiq有兩個(gè)版本。

一個(gè)是返回值為空的void __disable_fiq(void)

另一個(gè)返回值為整形值的int __disable_fiq(void)

用法：int __disable_fiq(void)，禁止FIQ中斷（ARMv4和ARMv5）或禁用除NMI之外的所有中斷（ARMv7）。

在禁用中斷前，將中斷使能狀態(tài)返回。

void __disable_fiq(void)，禁用FIQ中斷（ARMv4和ARMv5）或禁用除NMI之外的所有中斷（ARMv7）。

限制：只能在特權(quán)級(jí)別下使用，用戶模式下無(wú)效。

如果編譯器參數(shù)設(shè)置為-cpu=7，則不支持int __disable_fiq(void)函數(shù)，這是因?yàn)橥ㄓ肁RMv7架構(gòu)和ARMv7 R及ARMv7 M-profiles架構(gòu)的異常處理模式不同所導(dǎo)致的。

這意味著如果編譯器參數(shù)設(shè)置為-cpu=7，編譯器不能為int __disable_fiq(void)函數(shù)產(chǎn)生所有ARMv7架構(gòu)通用的指令序列，此時(shí)只能使用void __disable_fiq(void)。

舉例：

void func(void){ int was_masked = __disable_fiq(); /*其它處理*/ if(!was_masked) { __enable_fiq(); }}

為什么例子中要使用變量was_masked獲取之前的中斷使能信息，并且在使能中斷時(shí)還要先判斷這個(gè)變量？

直接使用__disable_fiq()和__enable_fiq()函數(shù)不是更簡(jiǎn)單嗎？

這是因?yàn)槿绻跋到y(tǒng)的中斷已經(jīng)是關(guān)閉的，當(dāng)你直接使用__enable_fiq()函數(shù)就會(huì)無(wú)條件打開(kāi)中斷，這樣可能是很危險(xiǎn)的。所以在打開(kāi)中斷前，要檢查之前中斷是不是已經(jīng)是禁止?fàn)顟B(tài)，如果是的話就不要使能中斷。

4.__enable_irq使能IRQ中斷

對(duì)于ARMv4和ARMv5架構(gòu)（ARM7和ARM9），編譯器插入下列指令清除CPSR寄存器的I位。

MRS r0, CPSRAND r0, r0, #0x7FMSR CPSR_c, r0

對(duì)于ARMv6（ARM11）和ARMv7（Cortex-M3等）指令，編譯器插入下列指令使能中斷：

CPSIE I

比如Cortex-M3架構(gòu)處理器，該指令清除PRIMASK寄存器，使能中斷。

語(yǔ)法：void __enable_irq(void)

限制：只能在特權(quán)級(jí)別下使用，用戶模式下無(wú)效。

5. __disable_irq禁止IRQ中斷

對(duì)于ARMv4和ARMv5架構(gòu)（ARM7和ARM9），編譯器插入下列指令置位CPSR寄存器的I位。

MRS r0, CPSRORR r0, r0, #0x80MSR CPSR_c, r0

對(duì)于ARMv6（ARM11）和ARMv7（Cortex-M3等）指令，編譯器插入下列指令禁用中斷：

CPSID I

比如Cortex-M3架構(gòu)處理器，該指令置位PRIMASK寄存器，表示禁止中斷和可屏蔽的異常，只剩下NMI和硬Fault可以響應(yīng)。

__disable_irq函數(shù)有兩種形式，返回值為空的void __disable_irq(void)和返回值為整形數(shù)的int __disable_irq(void)。

前者直接禁用中斷，后者在禁用中斷前，將中斷使能狀態(tài)返回。

舉例：

void func(void){ int was_masked = __disable_irq(); /*其它處理*/ if(!was_masked) { __enable_irq(); }}

為什么例子中要使用變量was_masked獲取之前的中斷使能信息，并且在使能中斷時(shí)還要先判斷這個(gè)變量？

直接使用__disable_irq()和__enable_irq()函數(shù)不是更簡(jiǎn)單嗎？

這是因?yàn)槿绻跋到y(tǒng)的中斷已經(jīng)是關(guān)閉的，當(dāng)你直接使用__enable_irq()函數(shù)就會(huì)無(wú)條件打開(kāi)中斷，這樣可能是很危險(xiǎn)的。

所以在打開(kāi)中斷前，要檢查之前中斷是不是已經(jīng)是禁止?fàn)顟B(tài)，如果是的話就不要使能中斷。

限制：只能在特權(quán)級(jí)別下使用，用戶模式下無(wú)效。

如果編譯器參數(shù)設(shè)置為-cpu=7，則不支持int __disable_irq(void)函數(shù)，這是因?yàn)橥ㄓ肁RMv7架構(gòu)和ARMv7 R及ARMv7 M-profiles架構(gòu)的異常處理模式不同所導(dǎo)致的。

這意味著如果編譯器參數(shù)設(shè)置為-cpu=7，編譯器不能為int __disable_irq(void)函數(shù)產(chǎn)生所有ARMv7架構(gòu)通用的指令序列.

此時(shí)只能使用void __disable_irq(void)。

我們?cè)購(gòu)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/3195/" target="_blank">匯編層面上看一下返回整形數(shù)的__disable_irq：

int disable_irq(void){ return __disable_irq();}

在-cpu=Cortex-M3時(shí)，Keil MDK編譯器產(chǎn)生的匯編代碼為：

MRS r0, PRIMASKAND r0, r0, #1CPSID iBX lr

6.這些函數(shù)有什么用處？

保護(hù)共享資源

禁止中斷嵌套

保護(hù)共享資源很好理解，但禁止中斷嵌套可能很多人不理解。

中斷嵌套可以提高系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，為什么要禁用掉？

雖然中斷嵌套能提高響應(yīng)時(shí)間，但絕大多數(shù)的應(yīng)用并不需要如此高的響應(yīng)時(shí)間；

更重要的是，中斷嵌套增加了程序運(yùn)行的不確定性。所以我建議在不需要極致的響應(yīng)時(shí)間使，禁止中斷嵌套。

方法也很簡(jiǎn)單，在進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)后和退出中斷服務(wù)函數(shù)前中調(diào)用本文講的這些中斷控制函數(shù)即可。

7.移植性

與編譯器特性相關(guān)，不具備移植性，建議使用前先用宏進(jìn)行封裝。

來(lái)源：https://blog.csdn.net/zhzht19861011/article/details/52815488